目前正在开发新的方法来现场分析一系列参数;例如，化学镍浴的pH值、镍浓度和还原剂浓度。
这些进展有可能实现生产线上沉积过程的自动控制。
本文探讨了在自动化化学监测系统中开发的分析技术的示例。还提出了对这些技术的评估，包括收集数千个数据点以评估系统的性能。
PCB制造商必须符合禁止使用铅的规定，要求广泛使用替代饰面，例如eNIG（化学镀镍/浸渍金），浸入锡和浸入银。
特别是Enig提供了一种高可焊接的表面，不会褪色或玷污，因此在与其他替代饰面进行比较时确保相对长的储存时间。
ENIG也被认为是一个有效的屏障，避免铜扩散，确保PCB板保持可焊性。
engig完成的潜在缺点是浸渍金沉积期间镍腐蚀的可能性。这种缺陷通常被称为“黑色镍”或“黑色垫”。1黑色垫通常导致可焊性失败，因此应该避免这些焊性。
镍层的结构和磷含量是测定后续黑色垫形成的关键因素，这些因子与用于化学镀镍沉积的浴的pH和组合物有关。
因此，无缺陷ENIG过程的关键是保持对缺陷的精确控制化学镀镍浴．
浴室属性将随着解决方案变为余量，通过消耗组件和副产品的创建发生。
正确控制浴槽需要浴槽属性的准确信息，以便进行相应的调整。考虑到这一点，准确分析镀液性能的能力是有效控制化学镍镀液的第一步。
电镀依靠外部电路提供足够的电子来将金属离子还原成金属沉积物，但化学过程必须利用还原剂来提供这些电子。
次磷酸钠是电镀镍浴中最常见的还原剂。
本文探讨了二价镍分析的方法（NI2＋），次磷酸钠浓度和浴的pH值。
分析方法与结果
来自ECI Technology，Inc。的Quali-Stream Inline化学监测系统（图1）用于分析pH和镍浓度。
图1所示。Quali-Stream内联浴分析仪用于控制无电镀镍浴的工作。图片来源:ECI技术公司
该系统能够从两个生产罐中交替进行采样和分析解决方案。此过程基于预定义的时间表，一旦完成“分析，解决方案就会自动返回其原始生产坦克。
可以在系统的左侧面板上找到各种罐的溶液入口和出口。
使用基于啤酒法的光谱法进行镍浓度分析。通过分析的溶液部分吸收进入的光，这意味着较高的镍浓度导致更强的吸光度，因此，相应波长范围中的较弱的输出光信号。
出射光通过光纤收集，然后传输到内部的高性能探测器进行灵敏、准确的分析。
通过测量事先精心准备的已知不同浓度的镍溶液的吸光度构建了校准曲线(图2)。
图2。镍浓度校准曲线。图片来源:ECI技术公司
用相应的镍含量测量罐溶液的吸光度，并将吸光度映射到校准曲线上。这是一个由专业软件执行的自动过程，目的是消除来自其他物种的任何贡献。
测量二价镍浓度的系统性能测试结果如图3所示。
图3。镍浓度分析的性能检查。图片来源:ECI技术公司
在三天内收集超过4,000个数据点，光谱仪以适当的间隔自动校准自身。
从图3可以看出，该分析方法在分析相同镍浓度为6.0 g/l的标准溶液时，具有很高的准确度。试验期间的最高读数为6.094 g/l，最低读数为5.922 g/l。
通过对数据集的统计分析，进一步证实了该方法的高可靠性，相对标准偏差为0.86%。
pH值的测量是使用内置在质量流分析仪中的pH计进行的。系统pH测量的长期性能测试如图4所示。
图4。pH分析的性能检查。图片来源:ECI技术公司
随着进行镍浓度试验的同时获得超过4,000个数据点。在整个三天期间，pH输出读数在狭窄的范围内保持。最大读数被发现为4.727 pH单位，而最低读数被发现为4.740 pH单位。
数据集的统计分析显示了0.06％的相对标准偏差。进行了一组进一步的测试以确认系统的pH测量的准确性。第二组性能测试涉及在许多不同温度下测量一个缓冲溶液的pH。
它已经充分记录了PH读数随着时间的推移测量相同的解决方案，pH读数符合溶液的温度。图5（蓝色数据集）显示本实验的pH与温度结果。
图5。在多种温度下测量pH缓冲液的结果。图片来源:ECI技术公司
这与已发布的数据(粉色数据集)非常匹配，从而验证系统的性能。
CVS（循环伏安汽提）用于分析还原剂。这是确定铜电镀浴中的有机成分浓度的最广泛适应的手段。2
一个QualiLab镀液分析仪来自ECI Technology，Inc。在此示例中使用。使用CVS技术分析次磷酸钠浓度，将循环电位施加到浸入工作溶液中的铂工作电极上。
溶液含有从分析的加工罐的精确稀释的浴样品旁边的铜离子。
循环电位在预先确定的正极限和负极限之间移动。铜在循环的负电位部分沉积到工作电极上，然后在循环的正电位部分剥离。
位于溶液中的添加剂浓度将影响铜电镀到工作电极上的速率。
发现在工作溶液中铜的沉积速率随着还原剂浓度的增加而单调增加。应当注意，Cu是CVS分析中使用的工作金属，但它是实际分析的化学镀镍溶液中的还原剂浓度。
图6显示了次磷酸酯浓度对伏安图 - I-V图监测CVS进展的影响。
图6。次磷酸酯浓度（＃1 <＃2 <＃3 <＃4）对伏安图的影响。图片来源:ECI技术公司
四种精心准备的不同次亚磷酸盐浓度的测试溶液在电压扫描期间提供了明显的I-V曲线。
发现曲线下方的封闭区域（称为“峰值区域”或AR）对应于电流对施加电压的集成。因此，这些区域与电镀或汽提的速度成比例。
可以构建电镀峰面积与次磷酸盐浓度的校准曲线（图7），允许比较未知溶液的峰面积以确定其次磷酸盐浓度。
图7。CVS峰面积与溶液中次磷酸盐浓度的校准曲线。图片来源:ECI技术公司
长期统计证实，利用CV来测量次磷酸盐浓度的可能性比相对精度和3.5％的可重复性达到更高的潜力。
摘要和结论
以上概述了分析了PH和镍浓度的方法，上面概述了基于适当专业知识的工程努力导致将这些新方法集成到单个自动化系统中。
这种新系统有助于PCB生产环境中的坦克解决方案的实时分析。
相应的长期结果证实了测量的高精度和重复性。根据分析结果进行闭环加药，可以保证化学镀镍液的稳定性，使生产工程师能够完全控制零件的质量。
使用CVS技术和单独的实验室分析仪可以测量化学镀镍溶液中的还原剂，但是在这种情况下需要手动执行从罐中采样。
类似的分析方法，具有可比的精度也已建立分析化学铜溶液、化学钴溶液和钯活化溶液。还可以对其中一些主题进行讨论。3.
参考文献
- George Milad和Jim Martin，“化学镍/浸金，可焊性和焊点可靠性作为过程控制的功能”，CircuiTree, 2000年10月。
- “一种新的伏安溶出法用于测定焦磷酸铜镀液中光亮剂浓度”，《电化学学报》。Soc。N. 125, p. 194(1978)。
- P. Bratin，Et。AL。，“化学计量浴室化学计量的发展”，ISTC诉讼，2006年3月。
致谢
由最初由Eugene Sha欧洲杯足球竞彩lyt，Seamyon Aleynik，Michael Pavlov，Peter Bratin和Chenting Lin的材料制作，从ECI技术中完成。
这些信息已经从ECI技术公司提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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